與工程實踐相結合的地下工程課程教學模式

劉陜南+石嶸+汪磊

[摘 要]地下工程課程具有專業跨度大、實踐性強、發展迅速等特點。與工程實踐相結合的地下工程課程教學模式，要求教學團隊對課程體系、教學目標、教學內容、教學模式等全面進行調整和完善，課程的設置更面向工程實際，為卓越工程師培養奠定基礎。

[關鍵詞]地下工程教學；與工程實踐相結合；教學模式

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）07-0138-02

一、引言

地下工程是指深入地面以下為開發利用地下空間資源所建造的地下土木工程。它包括地下房屋和地下構筑物，如地下室、地下鐵道、公路隧道、越江隧道、地下市政設施等。

以往的地下工程類教學與教材，更多地聚焦于各類地下工程荷載和襯砌、支護結構的計算理論講授，忽略了該課程實踐性強的特點，造成課程實踐性不足。筆者在教學過程中，對這一問題的認識不斷深入，在教學中有意識地結合工程實際，強調與工程實踐相結合的教學模式。

二、地下工程課程實踐性分析

地下工程是一門橫向跨度很大的課程，需要扎實的工程地質、土力學與巖土力學、材料力學、結構力學以及結構設計等方面的基礎知識，綜合性強、實踐性強，這對學生學習能力和教師的知識體系都提出了很高的要求。

21世紀地下工程的蓬勃發展，例如城市地鐵、大型地下交通樞紐、地下管廊、地下商業甚至是大規模地下綜合體的建設，為地下工程的教學提供了豐富的實踐案例，也對原有的教學模式和教材提出了更高的要求。

深入分析，可以看出地下工程的實踐性主要體現在以下三個方面。

（一）區域性地質條件差異很大

地下工程的建設總是建立在特定的地質條件之上，山區、沿海軟土、黃土高原等，不同的地質條件所選用的地下工程的形式、施工工法、設計計算要點差異很大，因此正確地認識和評價區域地質條件是學生們學好地下工程的基礎，能培養學生走上工作崗位后正確處理工程實際問題。

（二）區域環境條件與經濟特點

地下工程施工形式多種多樣，不同施工方法的選用除了取決于工程規模、使用用途外，更多地與工程周邊的環境條件和當地的經濟條件有關。在人口眾多、建筑物密集的城區和在空曠的郊外，在經濟發達地區和在一般性的中小城鎮，施工工法選用的出發點會完全不同。

（三）設計施工技術水平的發展

近年來，新的施工工法、施工機械不斷涌現，如SMW工法、TRD工法、旋挖機、銑槽機等。新施工工法的集中出現，表明施工機械的迅猛發展。這些新工法與新設備在已有的教材中往往都沒有體現，而學生工作后卻可能馬上面對。這些都要求我們的教學工作和教師本身及時調整，以適應工程建設發展的要求。

三、加強地下工程實踐性教學的措施

地下工程教學的準備與安排，必須立足于這些實際工程特點，這樣才可能讓學生對工程實踐有正確的思考與判斷，而不僅僅局限于書本理論知識。對這樣一門實踐性很強的課程教學，書本內容僅僅只是教學內容的一部分，而遠不是全部。

（一）教師觀念的變革

在所有的與教學相關的變革中，觀念的變革是第一位的。所謂與實踐相結合的課程教學，并不僅僅指增加實踐課程、增加實踐環節等。它應當是教育者去明了這門課程在實際工程中所承擔的作用、需要解決的問題、具體實施的步驟，甚至還包括它在實際中的局限與不足，學科的歷史以及目前實踐的發展。學校所能給予學生的始終只是一種暫時的引領，更多的內容有賴于學生今后的不斷學習。有鑒于此，在一開始給學生一種正確的、全面的工程判斷的概念更重于具體公式和理論的計算。在地下工程這樣一門實踐性很強而理論并不完備的學科中，正確的判斷比精細的計算更為重要。

（二）結合工程實踐發展進行課程體系建設

我們在原有課程基礎上增設了工程地質專業選修課，增設了地鐵車站課程設計。以往工程地質基礎知識是在土力學、地下工程等課程中簡略介紹，但限于時間，往往講不深、講不透，學生感覺似懂非懂。通過增加工程地質，系統講解與工程建設緊密相關的地質構造、第四紀土層、地下水、地震、不良地質現象等，為學生打下良好的工程地質基礎。地鐵車站課程設計通過地鐵車站設計的全過程，讓學生掌握設計步驟、荷載計算、常用軟件使用、圖紙繪制、設計方案編寫的基本知識，加深對理論知識的理解。

（三）面向工程實踐要求，確定課程目標

筆者所教授的對象是交通工程系三年級或四年級的學生，他們畢業后所從事的職業主要是與交通工程（尤其是軌道交通）、土木工程等有關的設計、施工、監測、管理、監理等工作。

因此，結合學生的就業方向和知識需求，筆者將本課程的教學的目標設定為以下五個方面。[1]

1.學生應掌握地下工程的特點、與水土體以及周圍環境復雜的相互制約、相互影響的原理，樹立地下工程的環境影響是與工程安全同等重要的理念。

2.學生應學會結合不同地質條件、環境條件進行不同類型地下工程的比較，進行正確的方案選型。

3.學生應掌握基坑工程（包括土方開挖和降水）、盾構隧道、鉆爆法隧道這三類主要地下工程的設計計算和施工要點。

4.學生應定性了解其他地下工程施工形式（頂管、沉井、沉管等）的施工流程和設計要點。

5.學生應了解地下工程監測和地下工程防水的主要原則、施工方法和要點。

（四）圍繞工程實踐要求確定課程內容

在我校，本課程作為交通工程重要的專業課之一，重點講述地下工程的特點、地下工程各種施工工法（如盾構隧道、沉管隧道、基坑工程、頂管、鉆爆法隧道、沉井等）的主要設計施工要點以及它們在實際工程應用中的優勢與局限性、地下工程對環境的影響與控制措施、地下工程的防水。最后將結合實際工程介紹地下工程在交通工程中的大量應用實例。課程知識框架簡圖如圖1所示。

（五）安排工程參觀，了解工程實際

目前，地下工程工程實踐比較多，地鐵隧道、越江隧道、地鐵車站等，依托教師橫向課題和相關企業的積極支持，可以為學生進入工地現場參觀實際施工創造條件（圖2）。

（六）運用多種手段，加強實踐教學

在地下工程教學中，除了采用PPT課件、工程視頻、室內試驗等教學形式以外，還采用三維打印機打印基坑支護結構的模型，激發學生的好奇心理。今后，還擬采用BIM技術進行施工模擬教學軟件開發，將一個工程項目的全過程融合起來，全方位地展示施工流程[2]，讓學生能像網絡游戲一樣置身于地下工程的施工現場，既有趣又生動，讓學生深入了解各種施工機械、施工工藝。

四、結語

地下工程具有專業跨度大、實踐性強、發展迅速等特點。結合實踐性強的特點，筆者及所在教學團隊對于課程體系、教學目標、教學內容、教學模式等全面進行了調整和完善，希望課程的設置更面向工程實際，為卓越工程師培養奠定基礎。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 劉陜南，石嶸.主動式教學在地下工程課程教學中的實踐與思考[J].文教資料，2014（29）.

[2] 濮仕坤.基于BIM技術的地下工程施工技術課程教學設計[J].中國建設教育，2015（2）.

[責任編輯：陳 明]